地质灾害区划与分区评价
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区域地质灾害的易发性与危险性的评价与分区[摘要]本文利用多源遥感技术和区域地质资料,再应用GIS技术、数学计算等手段对区域地质灾害的易发性与危险性进行了评价与分区,为以后的的地质灾害的发生提供一点帮助。
[关键字]危险性易发性地质灾害我国拥有960万平方公里巨大面积,处于亚欧板块东南方向,在印度板块与太平洋板块的互相碰撞下,致使我国成为了全球大陆板块碰撞最频繁的地区,因而我国属于地震频发区,大量的事实证明,很多的滑坡、泥石流、崩塌等各种地质灾害的发生往往受到地震的影响,当然,这样的地质灾害与洪水灾害、地震灾害相比造成的影响是小了很多,但其频发性是洪水灾害与地震灾害无法比例的。
1地质灾害的解释地质灾害指受到区域性地质生态环境发生变化从而引起的灾难,就像区域性的土地荒漠化,山地丘陵的水土的消减等,它们一般是泥石流、岩溶地塌陷、滑坡等,这些灾害都是突发性的。
它们一般都是由人为或者是自然影响造成的,当然,大多数还是两者一起造成的。
地球表面的生态环境受到严重的破坏,地质灾害的形成可以说是人为何自然两者共同作用造成的,它一方面是人造灾害,另一方面也是属于自然灾害。
在当今的社会已经对人民的生存和社会的进步造成了严重的影响,因而地质灾害的降低和避免势在必行。
2区域地质灾害的易发性的评价与分区(保山市隆阳区,该地多岩性)分区结果与办法和评价:地质灾害综合危险性指数法就是保山市隆阳区地质灾害易发性的分区办法,该办法采取2km乘以2km单元格拆分来处理该研究区,对每个单元格地质灾害综合危险性指数运用公式(Z=Zqr1+Zxr2)进行解决,在该公式中,地质灾害综合危险性指数就是Z,r1与r2的答案运用层次分析法求得为0.56和0.44,采用公式(Ai=D Ax+Q AQ+R AD+X),AX、AQ、AR、AD 它们的值运用层次分析法可以求得0.19、0.22、0.31、0.28。
坍塌、泥石流、滑坡的强度指数(R=a+b+c),地面地裂缝和塌陷的强度指数为(R=a+b),对单元格地质灾害综合危险性指数的求出要用到GIS技术,将各单元格中同样的合起来,从而对地质灾害易发区进行分划。
科学技术创新2018.06(转下页)作者简介:倪连生(1967-),男,浙江兰溪人,工学学士,高级工程师,主要从事资源勘查和地质灾害防治方面的工作。
金华市婺城区地质灾害区划及分区评价Division and evaluation of geological hazards in WuchengDistrict of Jinhua City倪连生(浙江煤炭地质局勘探二队,浙江金华321000)地质灾害作为人类社会的重大灾害之一,也是全社会防灾减灾工作的重要组成部分[1],加强对地质灾害的区划研究,对于掌握地质灾害状况,制定防治规划具有意义[1-2]。
前人对金华市的大坞头泥石流特征[3]、地质灾害现状[4]、地质灾害的防治措施[5]进行了研究,并有针对性地开展应搬尽搬有险必除的工作[6],本文则是在前人研究的基础上,开展对金华市婺城区地质灾害区划的研究,研究结果可以为婺城区经济建设发展过程中合理规划、利用土地,以及地质灾害的防治和管理工作服务。
1研究区概况金华市婺城区位于浙江省中西部,东临金东区,南接武义县,西连龙游县,北与兰溪市接壤,是衢州、丽水、金华三地市的交接地带,全区交通便利;全区辖9个镇、9个乡、9个街道,共596个行政村和96个居民委员会,总面积1391km 2。
金华市婺城区地处金衢盆地中东部,属浙中丘陵盆地区,地势南北高,中间低,依次为中山、低山、丘陵,向中部递减,遂成河谷平原和低丘盆地,五个层次的地貌特征明显;其中,中低山约占18.72%,丘陵和缓坡岗地约占67.02%,河谷平原占14.26%,素有“七山半水二分田,半分道路和宅园”之称。
婺城区属亚热带季风气候,温暖湿润,雨量充沛,四季分明,年平均气温17.3℃。
婺城区境内江河均属钱塘江水系,主要河流金华江、衢江为钱塘江一级支流,金华江上游由义乌江和武义江在三江口汇合而成。
区内开展过区域地质、矿产地质、水工环地质、地质灾害四个方面不同性质、程度不同的调查工作。
易门公租房建设的地质灾害危险性综合分区评估及防治措施随着城市化的快速发展,大量人口涌入城市,住房问题成为了城市管理面临的难题。
为了解决这一问题,各地纷纷实施了公租房建设项目,以提供廉租房屋给予低收入群体居住。
建设公租房也面临着地质灾害危险性的挑战,尤其是在易门等地地形复杂、地质构造复杂的地区。
为了保障公租房的居民生命安全,有必要进行地质灾害危险性综合分区评估,并制定相应的防治措施。
一、地质灾害危险性综合分区评估1.地质调查在易门公租房建设过程中,首先需要进行详细的地质调查,了解该地区的地质构造、地质灾害发育情况以及潜在的危险性。
通过地质调查,可以识别出地质灾害易发区域,确定危险性等级,为后续的防治措施提供依据。
2.危险性评估根据地质调查的结果,对易门公租房所在地区的地质灾害危险性进行评估。
可以结合历史地质灾害事件资料、地质勘察报告、卫星遥感数据等进行分析,定量评估地质灾害的频率、规模和影响范围,确定各区域的危险性水平。
3.分区划定根据地质灾害危险性评估结果,将易门公租房所在地区划分为不同的地质灾害危险性分区,包括高危险区、中危险区和低危险区。
在制定防治措施时,应针对不同的分区制定不同的防治方案,以确保公租房建设和居民生活的安全。
二、防治措施1.高危险区对于高危险区域的公租房建设,应采取更加严格的防治措施。
可以考虑采取结构加固、地质灾害监测预警系统建设等措施,以提高建筑物的抗灾能力,及时发现地质灾害隐患,保障居民的安全。
对于中危险区域的公租房建设,可通过绿化植被、适当的排水系统等手段来减轻地质灾害风险,提高地区的稳定性和安全性。
定期检查地质灾害隐患,及时处理,确保居民的生活安全。
对于低危险区域的公租房建设,也需要进行地质灾害隐患排查,确保建筑物的安全。
可以通过建立健全的管理制度和规范的维护措施,保持低危险区的地质环境稳定。
三、科学规划在易门公租房建设过程中,需要科学规划建设区域和居民区域,避免在高危险区域进行建设,减少地质灾害对居民生活的影响。
WESTERN RESOURCES2021广东省东源县位于广东省东北部,东江中下游,地形北高南低,东西两侧多山,以丘陵为主。
区内水系有东江及其支流新丰江等,地下水为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类裂隙溶洞水和基岩裂隙水三种类型。
地层岩性主要为沉积碎屑岩类、碳酸盐岩类、火山碎屑岩类、变质岩类和松散岩类。
大地构造位于佛冈—新丰江纬向构造带与华夏系河源大断裂构造带的复合地段。
区内地质灾害发育,地质灾害明显受控于地形地貌条件、地质构造以及岩性特征等,同时还明显受控于人类工程活动以及降水气候等。
地质灾害区域对防治规划以及防灾减灾意义重大[1]。
本文通过不同的因素考虑,将该区域的地质灾害划分为高易发区、中易发区和低易发区,分别对不同分区内的地质灾害特征进行了研究,为进一步治理奠定了基础。
1.分区方法本次分区采用“地质灾害综合危险性(易发)指数法”,对广东省东源县境内的地质灾害进行定性评价[2]。
“地质灾害综合危险性(易发)指数法”的应用流程包括:(1)单元网格划分。
将广东省东源县的行政区划采用栅格数据处理方法进行网格剖分,每个子单元的长宽为2km×2km。
(2)计算方法。
地质灾害易发性综合指数的计算方法为:Zf=Z q·r1+Z x·r2(式1)式1中:Z f为各单元格的地质灾害易发性综合指数;Z q 为潜在地质灾害强度指数;r1为潜在地质灾害强度权值,取值0.6;Z x为现状地质灾害强度指数;r2为现状地质灾害强度权值,取值0.4。
根据上述计算方法,得出各单元格地质灾害易发性综合指数(图1)。
根据各单元格地质灾害易发性综合指数,利用MAPGIS软件功能,采用Kring泛克立格网格化方法生成平面等值线图(图2),为易发区的划分提供定量依据。
图1广东省东源县2Km×2Km单元格地质灾害易发性综合指数数值图图2东源县地质灾害易发性综合指数平面等值线图广东省东源县地质灾害易发区划分及评价关维核工业河源工程勘察院河源517000摘要:本文以东源县1∶5万地质灾害详细调查为基础,根据地质灾害发育程度、分布规律,将地质灾害密度相同,发育条件相近,易发和危险程度相似或接近的区域划分为同一区块。
第五章地质灾害区划与分区评价第一节地质灾害易发区划分及分区评价一、评价思路与方法地质灾害发育现状是其易发性的客观反映,要想准确的进行地质灾害易发性分区,必须依赖遥感解译和野外实际调查工作,本着这一思路,此次调查十分重视对基础地质元素的搜集与分析,野外工作结束时已形成本区地质灾害易发性基本轮廓,即初步的定性分区结果;同时考虑到地质环境条件的复杂性,通过对影响地质灾害发育的诸多因素分析,采用半定量方法进行分区计算,作为对定性评价的补充,最后综合两种结果,形成本区地质灾害的易发性分区图.由于地质灾害易发性的评价结果受到多种因素的影响,而这些因素本身存在着不确定性、模糊性以及各因素之间相互作用的复杂性;如何将复杂的地质因素尽可能的定量化,使分析和评价结果最大限度的符合客观实际情况,是地质工作者广为探讨的问题.层次分析法(简称AHP)是一种定性和定量相结合的系统化、层次化的分析方法,它不仅适用于存在不确定性和主观信息的情况,还允许以合乎逻辑的方式运用经验、洞察力和直觉.由于它在处理复杂的决策问题上的实用性和有效性,因此在各学科模糊综合评判中得以广泛应用.地理信息系统在最近的30多年内得到了惊人的发展,广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测等众多领域,借助GIS系统可以完成制图、数字地形分析、空间决策支持、空间分析统计等任务,在GIS平台上进行易发性区划可以在一定程度上避免传统区划工作量大、工作强度大、工作精度不高以及主观影响大的不足.本次工作拟采用基于层次分析法和GIS空间分析统计方法相结合的工作方法对区内地质灾害易发性进行评价和区划,主要技术路线和方法如下:1、确定评价单元和评价因子,利用层次分析法确定各因子和各要素的权值.2、对各评价因子指标进行量化,并采用归一化数值变换方法统一量纲.3、在评价指标权值确定和数据归一化的基础上,利用GIS系统的空间分析功能进行数据的空间叠加与统计.4、经统计分析确定易发性区划的分界点,将评价结果分成不同等级.5、在GIS分析成图的基础上综合考虑各种因素,进行修改完善,最终编制工作区地质灾害易发性区划图.二、理论与方法层次分析法是美国运筹学家T.L. Saaty于20世纪70年代中期提出的一种定性与定量相结合的多准则决策的系统分析方法,其基本原理是把复杂系统分解成目标、准则、方案等层次,在此基础上进行定性和定量分析的决策.它把人的决策思维过程层次化、数量化、模型化,并用数学手段为分析、决策提供定量的依据,是一种对非定量事件进行定量分析的有效方法,特别是在目标因素结构复杂且缺少必要的数据情况下,需要将决策者的经验判断定量化时该法非常实用.该方法适用于多准则、多目标或无结构特征的复杂问题的决策分析,它按照各因子相互之间的内在支配关系,建立层次结构模型,通过因子的两两比较,建立判断矩阵,进行层析排序,确定各因子的相对重要性.(一)层次分析法的主要步骤运用层次分析法建模,大体上可按下面4个步骤进行:1、建立层次结构模型:综合分统所析系涉及的目标、范围、准则,约束条件,确定综合评价体系中各因索之间的关系,并根据指标的隶属关系进行上下分层排列,形成危险性综合评价体系层次结构.2、将问题中的各个要素划分为不同的层次结构,以框架结构说明各层次之间的从属关系.3、构造判断矩阵:层次分析法的基础主要靠对各层次两两元素相互重要程度差异给出判断,并将这些判断用数值表示出来,形成判断矩阵,即两两比较矩阵.该矩阵是层次分析法的出发点,也是整个权值确定过程中的关键.在构造判断矩阵的过程中,可以通过向专家发放问卷进行因子间的相对重要程度打分,并用矩阵表示打分结果;4、检验层次分析结果如有误差,需对判断矩阵的元素取值通过专家意见进行调整,从新运算.(二)评价指标判断矩阵的构建信息是系统分析最基础的数据.任何系统分析都要掌握一定的信息才能进行.层次分析法也需要有相应的信息作为分析的基础,其信息主要来源于人们对不同层次中各个因素之间的相对重要性所做出的判断.通过引入适当的判断标度将这些判断用数值的形式表示出来构成判断知阵.以便比较本层次各因素与某一因素之间的相对重要性.设B层次中的元素Bi,Bz,Bs,.……从与上一层次A中的元素A有关系,则可以通过判断知阵表示出来,如表5-1-1所示.表5-1-1 判断矩阵示意表A B1 B2 B3 …BnB1 b11 b12 b13 (1)B2 b21 b22 b23 (2)………………Bn bn1 Bn2 Bn3 …bnn 表中bij表示对危险性综合评价而言Bi和Bj相对重要程度的数值表示.bij的取值是根据表5-1-2的T.Satty 1-9标度含义来确定.表5-1-2 判断矩阵元需Aij的1-9度标度法标度含义1 两个因子相比较,两者同样重要3 两个因子相比较,其中一个比另一个稍微重要5 两个因子相比较,其中一个相对另一个来说比较重要7 两个因子相比较,其中一个相对另一个来说非常重要9 两个因袭相比较,其中一个相对另一个来说极其重要2,4,6,8 介于上面两个相邻判断值的中间倒数若i与j相比较的判断值为bij,则j与i比较的判断值为1/bij(三)特征值与特征向量计算根据判断矩阵,利用线性代数知识,精确的求出T的最大特征根所对应的特征向量.所求特征向量即为各评价因素的重要性排序,经归一化后即为同一层次相应因素对于上一层次某因素相对重要性的排序权值.本次评价采用和积法进行求解,具体步骤如下:1、将判断矩阵每一列归一化:2、每一列经正规化的判断矩阵按行相加:3、对向量做正规化处理,依次所得到的即为所求特征向量.4、计算判断矩阵的最大特征根λ米ax,式中:(TA)i表示向量TA的第i个元素.(四)一致性检验为避免其他因素对判断矩阵的干扰,在实际应用中要求判断矩阵满足大体上的一致性,需进行一致性检验.只有通过检验,才能说明判断矩阵在逻辑上是合理的,才能继续对结果进行分析.对判断矩阵进行一致性检验,计算公式:CR=CI/RI (1)式中,CR(consistency ratio)为一致性比例.当CR<0.10时,认为判断矩阵的一致性是可以接受的,否则应对判断矩阵作适当修正.CI(consistency index)为一致性指标,按下式计算:CI=(λ米ax -n)/(n -1) (2)式中:米ax-判断矩阵的最大特征根;n-成对比较因子的个数;RI(rando米index)-随机一致性指标,可查表确定,如表5-1-3所示.表5-1-3 平均随机一致性指数RI阶数n 1 2 3 4 5 6 7 8 9RI0 0 0.58 0.9 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45 当CR<0.1时,就认为判断矩阵具有满意的一致性,否则就需要重新调整,直到具有满意的一致性为止.三、评价因子选取及敏感性分析影响地质灾害形成的自然因素众多,历史地震地质灾害发生的数量、分布范围、活动规模都直接反映了地层岩性、地形地貌、现存新老滑坡以及有关地震动力环境对地震诱发地质灾害的控制作用;此外,土地利用、地下水、植物条件等因素也对震后地质灾害形成起到一定程度的影响.本文采用统计学方法,对研究区山地灾害点与各因子的每个属性进行相对频率组合的定量计算方法,综合天水市秦州区震后地质灾害发育情况,本次危险性区划分析中选用了10个影响因子,主要包括:地质构造、地形坡度、海拔高程及水系发育情况等.(一)地质构造地质构造因素对地质灾害点的发育控制作用十分明显,在区域地质构造比较复杂,褶皱比较强烈,新构造运动比较活动的地区,地质灾害比较发育.其影响主要表现在:①地质构造决定了地貌形态的分布,对地质灾害发育的临空条件起到间接的控制作用;②地质构造带岩石破碎、风化严重,使得边坡的连续性和完整性受到破坏,是地下水最丰富和活动的地区,降低了岩体的抗剪强度;③在构造应力作用下,岩体内节理、裂隙发育,为崩塌发育提供了条件;④活动断层造成地表破裂,岩层结构发生破坏,非活动断层作为地震波的反射界面,可能导致岩体的拉力破坏;⑥断裂构造控制着水系的发育和人类工程活动的分布,对地质灾害的威胁对象起到间接的控制作用研究中,通过GIS软件缓冲区分析和数据统计功能,对研究区内灾害点与断裂距离分布关系做了统计:首先,对研究区内的断裂做距离缓冲处理,分别得到0-500,500-1000,1000-2000及大于2000米四个缓冲区;然后利用GIS统计功能,对每个缓冲区内的灾害数量、缓冲区面积进行统计,计算每个缓冲区内灾害点密度.详细数据如表5-1-4所示,灾害点与断裂的分布关系和敏感性关系,如图5-1-1所示.表5-1-4 研究区地质灾害点与断裂距离统计关系断裂缓冲距离(米) <500 500-1000 1000-2000 >2000缓冲区面积(千米2) 291.83 248.35 528.14 1285.43面积百分比(%) 12.40 10.55 22.44 54.61灾害点数量34 28 42 100 灾害点密度(个/千0.12 0.11 0.08 0.08米2)图5-1-1 断裂构造与地质灾害分布关系图(二)地质灾害频率对天水市秦州区按1千米*1千米网格进行离散,形成2534个空间离散网格,依据灾害点在网格上的分布,进行基于GIS的统计.该计算包括单元面积上灾害发生的频率及地质灾害面积模数比.地质灾害频率比:设第(i,j)单元内灾害频率为f(i,j),单元面积为S(i,j),单元内灾害的频率密度为ρf(i,j),整个研究区面积为S,灾害总数为f,总频率密度为ρf,则:第(i,j)单元格灾害频率比为: Rf(i,j)=ρf(i,j)/ρf其中,ρf(i,j)=f(i,j)/S(i,j) ;ρf=f/S.地质灾害面积模数比:设第(i,j)单元内灾害体分布面积为Ss(i,j),单元面积为S(i,j),单元内灾害的面积模数为ρs(i,j),整个研究区面积为S,灾害点总面积为s,总面积模数为ρs,则: 第(i,j)单元格灾害面积模数为:RS(i,j)=ρs(i,j)/ρs其中,ρs(i,j)=s(i,j)/S(i,j) ; ρs=s/S.经计算可得,单个像元上最大出现地质灾害的频率为8.对空间灾害点的频率分布进行归一,可形成图5-1-2灾害发生频率归一化分布图及5-1-3地质灾害面积模数比归一化图.图5-1-2 地质灾害频率比归一化图图5-1-3地质灾害面积模数比归一化图(三)坡度及坡度变率利用工作区1:5万DE米数据提取坡度数据.根据前文中的分析,由于工作区内滑坡、崩塌灾害主要分布于10°~60°之间的斜坡,10°以下斜坡基本不发生滑坡、崩塌等灾害,因此本次评价将60°以上斜坡的易发程度定义为1,10°以下易发程度定义为0,将坡度数据进行0~1之间的线性归一化,得到坡度归一化结果图.坡度变化率是对地形基本因子——坡度变化情况进行量化的指标,由于斜坡拉张应力区的分布与斜坡坡度呈正相关联系,因此随着斜坡坡度变化率增大的斜坡坡脚地带形成的最大剪应力也不断增大,斜坡也就愈容易产生变形破坏.本次通过DE米对全区坡度变化率数据进行提取,然后进行0~1之间归一化处理之后参与评价.图5-1-4 坡度归一化图图5-1-5 坡度变率归一化(四)坡向及坡形变率坡形可以利用地表的曲率进行描述和量化,直线形和凸型斜坡在曲率上的体现是曲率≥0,凹型坡和阶梯型坡的曲率<0,因此,可利用ArcGIS平台从DE米数据中提取调查区地表曲率信息,(平面曲率I、激活坡向数据.II、从【Surface】菜单中选择【Derive Slope】命令.III、生成平面曲率层面Slope of Aspect然后进行斜坡坡形的归一化.由于滑坡和崩塌主要发育在直线型斜坡和凸型斜坡上,因此,当曲率<0时,坡面为凹型或阶梯型,易发程度最低;当曲率>0时,坡面为直线型和凸型,易发程度较高,按照曲率的大小进行0~1之间的线性归一化,得到斜坡坡形指标归一化结果(图5-1-6,5-1-7).图5-1-6 坡向归一化图图5-1-7坡形曲率归一化图(五)海拔高程海拔高程对地质灾害的控制作用主要表现在,一方面,海拔高程影响了地下水的分布,特别是潜水层的分布,松散岩土体构成的斜坡体内的地下水多为潜水,高程越高,潜水分布越少,对斜坡的影响越小.另一方面,海拔高程对人类活动范围起控制作用,人类大多居住在海拔较低的河流沿岸,也多在海拔较低的地方进行生产活动,如开垦耕地.这些因素影响着地质灾害的发育.因此,海拔高程也是地质灾害危险性评价考虑的因素之一.利用DE米的高程信息进行求解,最后进行栅格化和归一化处理(图5-1-8).图5-1-8 海拔高程与灾害点关系(六)沟壑密度前已述及,沟壑密度是地形发育阶段和地表抗蚀能力的重要特征值,对地质灾害的发育有重要的影响作用.本次工作主要利用ARCGIS平台中的Hydrology工具集,基于工作区1:5万栅格DE米提取各流域单元的沟壑密度(图5-1-9),主要步骤如下:1、对工作区de米数据进行洼地填平.2、利用GIS水文分析,得到提取区域的水流方向矩阵、水流累计矩阵.3、给定不同集水阀值,将水流方向累计矩阵中高于此阀值的格网连接起来得到矢量的沟壑网络.4、对上一步提取的不同集水阀值下的沟谷网络依据与实际形态的拟合程度进行对比分析,确定提取水文网和沟壑流域网络最终的集水阀值.5、利用上一步确定的集水阀值分别提取水文网和流域沟壑网络,并计算各流域的沟谷总长度和面积.6、依据得到的沟壑总长度和面积求得各流域的沟壑密度值.7、将各流域的沟壑密度进行归一化处理并转换为栅格数据参与评价.图5-1-9 沟壑密度图(七) 植被指数通过天水市秦州区1999年8月ET米+遥感数据,选择近红外波段4和可见光红波段3,进行计算求取植被指数NDVI,之后将计算结果进行归一化处理参与评价(图5-1-10).图5-1-10植被指数图(NDVI)(八) 水系发育水系是诱发因子中对地质灾害影响较大的一个因素,基于DE米提取区内水系发育情况,参与易发性评价,500米缓冲区内,近30%灾害点落入区内, 如缓冲区达到1000米,则灾害点个数达到120余个,占60%以上.(图5-1-11).图5-1-11 水系发育与灾害点关系图(九)人类工程活动人类工程活动对地质环境的影响是极为复杂的,区内对地质环境改造较为强烈的人类活动即为公路、铁路等线状工程的修建,本次评价将工作区内的公路(包括国道、省道及县主要干道)、铁路做为基准线,间隔500米做缓冲区分析,分别向两边做三个缓冲区,再经栅格化和归一化处理后参与评价(图5-1-13).图5-1-13人类活动归一化图四、因子权重确定(一)建立易发性评价层次结构地质灾害易发区系指容易产生地质灾害的区域,因此在选取评判因子时要依据工作区内地质灾害发育的特点来选取,所选取的评判因子,应能全面反映区内地质灾害的发育特点和孕灾条件.本次评价以地质灾害易发性做为目标层,选择了发育因子、基础因子和诱发因子构成准则层即二级评判因子,并选取了对地质灾害易发性影响较为明显的13个因子构成.对地质灾害易发性评价指标体系进行分析,确定评价体系的层次结构,如图5-1-14所示:图5-1-14评价体系结构图(二)构造判断矩阵1、在层次结构中,对于从属于(或影响)上一层的每个因素的同一层诸因素进行两两比较,比较其对于准则的重要程度,并按事前规定的标度定量化,构成矩阵形式,即判断矩阵.判断矩阵中各元素的数值由多名经验丰富的专家集中群体智慧对各因素的相对重要性进行评估打分确定.2、根据层次分析法的基本原理,用10个指标建立起判断矩阵,将各个指标间的相对重要程度表示出来.其中10个指标为地质构造(B1);地质灾害频率(B2);坡度及坡度变率(B3);坡向及坡形变率(B4);海拔高程(B5);沟壑密度(B6);植被指数(B7);降雨量(B8);地震(B9);人类工程活动(B10).通过向专家咨询,进行指标因子间相互重要性进行打分,并结合研究区的敏感性评价分析结果,最终构建判断矩阵如表所示:表5-1-5 判断矩阵标度层次单排序结果一览表注:B1—地质构造;B2—地质灾害频率;B3—坡度及坡度变率;B4—坡向及坡形变率;B5—海拔高程;B6—沟壑密度;B7—植被指数;B8—降雨量;B9—地震;B10—人类工程活动.3、求特征根通过计算可得特征向量,归一化处理后即权重数W及最大特征根为:W=[0.1167,0.1236,0.0511,0.0471,0.0964,0.1396,0.0554,0.0611,0.0900,0.2190]T ,λ米ax=11.21144、一致性检验CI=(λ米ax-n)/(n-1)=0.1346RI=1.45CR=CI/RI=0.0928<0.1判断矩阵有较好的一致性.五、评价模型建立基于上述上述指标因子的分析、评价及其进行敏感性分析的基础上,采用层次分析法确定各因子对地质灾害易发性评价贡献的大小,并充分考虑到GIS空间分析功能在处理多因子、多图层叠加处理评价方面的优势,最终建立天水市秦州区地质灾害危险性评价模型: S=∑Wi×Bij=0.1167×B1j+0.1236×B2j+0.0511×B3j+0.0471×B4j+0.0964×B5j+0.1396 ×B6j +0.0544×B7j +0.0611×B8j +0.09×B9j +0.219×B10j;式中:S为评价单元的综合易发性评价值;Wi为第i个指标的敏感度权重;Bij为第i个指标属性j的赋值大小,其中,i=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10;j=1,2,3,4.六、地质灾害易发性分区评价按照评价模型,应用空间分析模块下的叠加分析进行计算,并对计算结果做分级处理,这里将评价结果分四级,分别为高易发区、中易发区、低易发区和不易发区,如图5-1-15所示.图5-1-15 天水市秦州区地质灾害易发程度分区图在定量计算分级分区的基础上,综合考虑各种因素,以“区内相似、区间相异”为原则,同时尽量考虑小流域的完整性,修改完善后最终形成天水市秦州区地质灾害易发性区划成果图5-1-16.该成果将全区划分为地质灾害高易发区、地质灾害中易发区、地质灾害低易发区、地质灾害不易发区四个类型区,九个亚区和十八个段.各级易发区、亚区、段特征见表5-1-6.下面对地质灾害易发区进行分区评述.图5-1-16 天水市秦州区地质灾害易发程度分区图附件:工程施工现场应急预案及安全保证措施一、编制原则1、以人为本,安全第一原则。
第十一章康定城地质灾害危险性分区评价11.1 地质灾害发育特征康定城区受高山峡谷地形地貌和断裂构造条件的控制,断裂发育,岩体破碎,在降雨、地震和人类经济活动的影响下,地质灾害十分发育。
康定城地质灾害类型有滑坡、崩塌、泥石流、不稳定斜坡(危石群和变形体),共计地质灾害25处,其中滑坡14处,崩塌3处,泥石流5处,不稳定斜坡3处(包括危石群1处、堆积层变形体2处)。
地质灾害多沿城区河流两岸斜坡和支沟分布(图11-1),对人口稠密、商业繁华的城区居民的生命财产安全构成巨大的威胁。
11.1.1滑坡康定城区有滑坡14处(表11-1),主要分布于城区河流两岸和支沟岸坡地带,后者滑坡虽因谷内人口稀少而滑坡灾害自身所造成的危害较小,但其产生的松散堆积体为沟谷泥石流提供大量松散物源,从而危害城市,如子耳坡沟内发育了5处滑坡,为子耳坡沟泥石流产生提供了丰富的松散物源。
分布于城区河流两岸的滑坡一方面直接威胁城区居民生命财产的安全,另一方面因距河流较近,一旦发生大规模的崩滑,往往可造成河流堵断,上游洪水泛滥,如果溃坝将威胁下游居民生命财产安全,如城区白土坎古滑坡体前缘1995年局部复滑,滑体坍塌滑入折多河中,堵塞河道,洪水冲毁河堤进入城区街道,造成33人死亡,100多人受伤,直接经济损失5.6亿元人民币的巨大损失。
现就城区内主要滑坡灾害特征阐述如下:1、二道桥滑坡(H01)二道桥滑坡位于雅拉乡二道桥温泉附近,雅拉河右岸,滑体后缘高程2546m,前缘高程2515m。
滑坡体发育于第四系坡积层(Q h el+dl)中(图11-2),滑坡2004年雨季发生,主滑方向50°,滑体长50m,宽110m,平均厚8m,体积4.4万m3。
滑坡体由碎石土组成,碎石含量10%~15%,块度10cm~25cm。
第四系坡积层下伏基岩为志留系通化组一段(S t1)大理岩,地层产状280°∠50°。
滑坡体平面形态呈“舌状”,沿主滑方向滑体表面波状起伏,其滑坡体后缘陡崖坡度71º,垂直下错位移8.9m;滑体上部地形坡度21º~25 º,滑体中下部地形坡度约33º。
地质灾害易发区划分原则及分区概述第一节易发区划分原则地质灾害易发程度分区是根据市区内不同地域的地质灾害形成的地质环境条件、地质灾害发育现状及人类工程活动程度等因素进行划分。
其中,地质环境条件包括地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件等;地质灾害发育现状包括不同类型的地质灾害的数量、规模、危害程度、稳定性等;人类工程活动程度包括人类工程活动的强弱对地质环境的影响等。
第二节易发区划分及分区概述根据易发程度分区原则,将石嘴山市划分为地质灾害高易发区(Ⅰ1-Ⅰ2)2个、地质灾害中易发区(Ⅱ1-Ⅱ2)2个、地质灾害低易发区(Ⅲ1-Ⅲ5)5个和地质灾害不易发区(Ⅳ)1个(表3-1)。
一、地质灾害高易发区(Ⅰ)受地形地貌、地质构造、降水、人类工程活动等因素的控制与影响,地质灾害高易发区主要分布在XX矿区、XX矿区、XX矿区,汝(箕沟)-西(大滩)公路两侧、301省道两侧及XX沟沟口至小西峰沟沟口山前地带,面积约540.04km2,占石嘴山市面积的10.37%。
1、XX—XX矿区泥石流高易发区、汝西公路—301省道崩塌高易发区和XX山前泥石流高易发区(Ⅰ1)行政区划位于XX街道办事处、XX街道办事处、崇岗镇、长胜街道办事处、青山街道办事处、长城路街道办事处、长兴街道办事处、沟口街道办事处,面积约427.31km2。
区内矿山众多、地质环境恶劣,地质灾害发育,共有地质灾害点250处,占地质灾害点总数的75.53%。
其中崩塌98处、滑坡20处、泥石流123处、地面塌陷7处、不稳定斜坡2处。
威胁矿区居民房屋、地面和井下物资、矿区公路、沟道、输电线路,涉及1645人。
灾害点密度为0.59处/km2。
XX—XX矿区泥石流高易发区、汝西公路—301省道崩塌高易发区地貌上位于构造剥蚀中山-低中山,山体大致呈近南北向展布,海拔高程1500~2000m,相对高差约200~500m。
山间沟谷发育。
受地形等多因素影响,区内年均降雨量相对工作区其它区域多10%,且多以局地突发性短时强降雨为主,雨量集中,频率较高,是区域内山洪、泥石流灾害最主要的诱发因素。
宜君县地质灾害易发程度分区方法及评价宜君县地质灾害众多,灾害类型主要以滑坡、崩塌、地面塌陷为主。
在实地调查的基础上,结合GIS空间分析原理,对宜君县地质灾害易发程度按照地质环境条件差异、地质灾害形成主导因素、行政区相对完整性、综合分析定量化进行分区,并根据地质灾害易发程度的不同,对宜君县地质灾害做出了详细的分区及评价。
标签:宜君县地质灾害易发程度分区方法分区评价1前言宜君县位于陕西省中部,地处关中盆地和渭北黄土高原的交接地带,属于黄土高原南缘的黄土残塬区。
境内峰峦叠障,沟壑纵横,地质环境条件较差;区内降水丰富,降水量位居渭北地区之首;加之人类工程活动强烈,使得地质灾害特别是崩塌、滑坡灾害非常发育,这些自然灾害给当地人民群众的生命安全和经济建设造成了极大的危害与损失,严重制约了当地的经济建设与发展。
因此,2014年宜君县进行了1:5万地质灾害详细调查,并进行全县范围的地质灾害的易发程度分区,这将对于制定宜君县地质灾害防治规划、合理开发地质环境资源、促进社会经济的可持续发展有着极其重要的作用。
2地质灾害概况和易发区划分截止2014年9月5日详查野外工作结束,宜君县全县灾害点共计138处,其中滑坡50处,崩塌81处,泥石流3处,地面塌陷4处;随着国家移民搬迁力度的加大以及地质灾害防治力度的提高,截止2014年宜君县境内经搬迁治理消除隐患的地质灾害点有98处,确认群测群防地质灾害隐患点40处。
县境内地质灾害的隐蔽性、突发性是区内地质灾害的最大特点,灾害以人为诱发居多;而主要诱因为切坡修路挖窑、矿山开采、陡坡耕种。
地质灾害分布范围遍及全县3乡、6镇、1个办事处,尤以城关镇、哭泉乡、彭镇、太安镇、云梦乡及玉华川、山岔河流域两岸阶地最为发育。
从行政区划上来看,地质灾害分布表现在中部梁峁丘陵区最多、西南中山丘陵区次之,东北部黄土残塬区最少。
宜君县地质灾害自1956年至2014年详查结束,共造成19人死亡,全毁房屋(窑洞)552间,全毁耕地10069亩;目前区内40处群测群防地质灾害隐患点共威胁303户、1565人、1034间房,威胁耕地81亩、公路1.22km、光缆350m;经济损失预测评估为7074万元。
第五章地质灾害区划与分区评价第一节地质灾害易发区划分及分区评价一、评价思路与方法地质灾害发育现状是其易发性的客观反映,要想准确的进行地质灾害易发性分区,必须依赖遥感解译和野外实际调查工作,本着这一思路,此次调查十分重视对基础地质元素的搜集与分析,野外工作结束时已形成本区地质灾害易发性基本轮廓,即初步的定性分区结果;同时考虑到地质环境条件的复杂性,通过对影响地质灾害发育的诸多因素分析,采用半定量方法进行分区计算,作为对定性评价的补充,最后综合两种结果,形成本区地质灾害的易发性分区图。
由于地质灾害易发性的评价结果受到多种因素的影响,而这些因素本身存在着不确定性、模糊性以及各因素之间相互作用的复杂性;如何将复杂的地质因素尽可能的定量化,使分析和评价结果最大限度的符合客观实际情况,是地质工作者广为探讨的问题。
层次分析法(简称AHP)是一种定性和定量相结合的系统化、层次化的分析方法,它不仅适用于存在不确定性和主观信息的情况,还允许以合乎逻辑的方式运用经验、洞察力和直觉。
由于它在处理复杂的决策问题上的实用性和有效性,因此在各学科模糊综合评判中得以广泛应用。
地理信息系统在最近的30多年内得到了惊人的发展,广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测等众多领域,借助GIS系统可以完成制图、数字地形分析、空间决策支持、空间分析统计等任务,在GIS平台上进行易发性区划可以在一定程度上避免传统区划工作量大、工作强度大、工作精度不高以及主观影响大的不足。
本次工作拟采用基于层次分析法和GIS空间分析统计方法相结合的工作方法对区内地质灾害易发性进行评价和区划,主要技术路线和方法如下:1、确定评价单元和评价因子,利用层次分析法确定各因子和各要素的权值。
2、对各评价因子指标进行量化,并采用归一化数值变换方法统一量纲。
3、在评价指标权值确定和数据归一化的基础上,利用GIS系统的空间分析功能进行数据的空间叠加与统计。
4、经统计分析确定易发性区划的分界点,将评价结果分成不同等级。
5、在GIS分析成图的基础上综合考虑各种因素,进行修改完善,最终编制工作区地质灾害易发性区划图。
二、理论与方法层次分析法是美国运筹学家T.L. Saaty于20世纪70年代中期提出的一种定性与定量相结合的多准则决策的系统分析方法,其基本原理是把复杂系统分解成目标、准则、方案等层次,在此基础上进行定性和定量分析的决策。
它把人的决策思维过程层次化、数量化、模型化,并用数学手段为分析、决策提供定量的依据,是一种对非定量事件进行定量分析的有效方法,特别是在目标因素结构复杂且缺少必要的数据情况下,需要将决策者的经验判断定量化时该法非常实用。
该方法适用于多准则、多目标或无结构特征的复杂问题的决策分析,它按照各因子相互之间的内在支配关系,建立层次结构模型,通过因子的两两比较,建立判断矩阵,进行层析排序,确定各因子的相对重要性。
(一)层次分析法的主要步骤运用层次分析法建模,大体上可按下面4个步骤进行:1、建立层次结构模型:综合分统所析系涉及的目标、范围、准则,约束条件,确定综合评价体系中各因索之间的关系,并根据指标的隶属关系进行上下分层排列,形成危险性综合评价体系层次结构。
2、将问题中的各个要素划分为不同的层次结构,以框架结构说明各层次之间的从属关系。
3、构造判断矩阵:层次分析法的基础主要靠对各层次两两元素相互重要程度差异给出判断,并将这些判断用数值表示出来,形成判断矩阵,即两两比较矩阵。
该矩阵是层次分析法的出发点,也是整个权值确定过程中的关键。
在构造判断矩阵的过程中,可以通过向专家发放问卷进行因子间的相对重要程度打分,并用矩阵表示打分结果;4、检验层次分析结果如有误差,需对判断矩阵的元素取值通过专家意见进行调整,从新运算。
(二)评价指标判断矩阵的构建信息是系统分析最基础的数据。
任何系统分析都要掌握一定的信息才能进行。
层次分析法也需要有相应的信息作为分析的基础,其信息主要来源于人们对不同层次中各个因素之间的相对重要性所做出的判断。
通过引入适当的判断标度将这些判断用数值的形式表示出来构成判断知阵。
以便比较本层次各因素与某一因素之间的相对重要性。
设B层次中的元素Bi,Bz,Bs,.……从与上一层次A中的元素A有关系,则可以通过判断知阵表示出来,如表5-1-1所示。
表5-1-1 判断矩阵示意表A B1 B2 B3 …BnB1 b11 b12 b13 (1)B2 b21 b22 b23 (2)………………Bn bn1 Bn2 Bn3 …bnn 表中bij表示对危险性综合评价而言Bi和Bj相对重要程度的数值表示。
bij的取值是根据表5-1-2的T.Satty 1-9标度含义来确定。
表5-1-2 判断矩阵元需Aij的1-9度标度法标度含义1 两个因子相比较,两者同样重要3 两个因子相比较,其中一个比另一个稍微重要5 两个因子相比较,其中一个相对另一个来说比较重要7 两个因子相比较,其中一个相对另一个来说非常重要9 两个因袭相比较,其中一个相对另一个来说极其重要2,4,6,8 介于上面两个相邻判断值的中间倒数若i与j相比较的判断值为bij,则j与i比较的判断值为1/bij(三)特征值与特征向量计算根据判断矩阵,利用线性代数知识,精确的求出T的最大特征根所对应的特征向量。
所求特征向量即为各评价因素的重要性排序,经归一化后即为同一层次相应因素对于上一层次某因素相对重要性的排序权值。
本次评价采用和积法进行求解,具体步骤如下:1、将判断矩阵每一列归一化:2、每一列经正规化的判断矩阵按行相加:3、对向量做正规化处理,依次所得到的即为所求特征向量。
4、计算判断矩阵的最大特征根λmax,式中:(TA)i表示向量TA的第i个元素。
(四)一致性检验为避免其他因素对判断矩阵的干扰,在实际应用中要求判断矩阵满足大体上的一致性,需进行一致性检验。
只有通过检验,才能说明判断矩阵在逻辑上是合理的,才能继续对结果进行分析。
对判断矩阵进行一致性检验,计算公式:CR=CI/RI (1)式中,CR(consistency ratio)为一致性比例。
当CR<0.10时,认为判断矩阵的一致性是可以接受的,否则应对判断矩阵作适当修正。
CI(consistency index)为一致性指标,按下式计算:CI=(λmax -n)/(n -1) (2)式中:max-判断矩阵的最大特征根;n-成对比较因子的个数;RI(random index)-随机一致性指标,可查表确定,如表5-1-3所示。
表5-1-3 平均随机一致性指数RI阶数n 1 2 3 4 5 6 7 8 9RI0 0 0.58 0.9 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45 当CR<0.1时,就认为判断矩阵具有满意的一致性,否则就需要重新调整,直到具有满意的一致性为止。
三、评价因子选取及敏感性分析影响地质灾害形成的自然因素众多,历史地震地质灾害发生的数量、分布范围、活动规模都直接反映了地层岩性、地形地貌、现存新老滑坡以及有关地震动力环境对地震诱发地质灾害的控制作用;此外,土地利用、地下水、植物条件等因素也对震后地质灾害形成起到一定程度的影响。
本文采用统计学方法,对研究区山地灾害点与各因子的每个属性进行相对频率组合的定量计算方法,综合天水市秦州区震后地质灾害发育情况,本次危险性区划分析中选用了10个影响因子,主要包括:地质构造、地形坡度、海拔高程及水系发育情况等。
(一)地质构造地质构造因素对地质灾害点的发育控制作用十分明显,在区域地质构造比较复杂,褶皱比较强烈,新构造运动比较活动的地区,地质灾害比较发育。
其影响主要表现在:①地质构造决定了地貌形态的分布,对地质灾害发育的临空条件起到间接的控制作用;②地质构造带岩石破碎、风化严重,使得边坡的连续性和完整性受到破坏,是地下水最丰富和活动的地区,降低了岩体的抗剪强度;③在构造应力作用下,岩体内节理、裂隙发育,为崩塌发育提供了条件;④活动断层造成地表破裂,岩层结构发生破坏,非活动断层作为地震波的反射界面,可能导致岩体的拉力破坏;⑥断裂构造控制着水系的发育和人类工程活动的分布,对地质灾害的威胁对象起到间接的控制作用研究中,通过GIS软件缓冲区分析和数据统计功能,对研究区内灾害点与断裂距离分布关系做了统计:首先,对研究区内的断裂做距离缓冲处理,分别得到0-500,500-1000,1000-2000及大于2000米四个缓冲区;然后利用GIS统计功能,对每个缓冲区内的灾害数量、缓冲区面积进行统计,计算每个缓冲区内灾害点密度。
详细数据如表5-1-4所示,灾害点与断裂的分布关系和敏感性关系,如图5-1-1所示。
表5-1-4 研究区地质灾害点与断裂距离统计关系断裂缓冲距离(m) <500 500-1000 1000-2000 >2000缓冲区面积(km2) 291.83 248.35 528.14 1285.43面积百分比(%) 12.40 10.55 22.44 54.61灾害点数量34 28 42 100 灾害点密度(个/km2) 0.12 0.11 0.08 0.08图5-1-1 断裂构造与地质灾害分布关系图(二)地质灾害频率对天水市秦州区按1km*1km网格进行离散,形成2534个空间离散网格,依据灾害点在网格上的分布,进行基于GIS的统计。
该计算包括单元面积上灾害发生的频率及地质灾害面积模数比。
地质灾害频率比:设第(i,j)单元内灾害频率为f(i,j),单元面积为S(i,j),单元内灾害的频率密度为ρf(i,j),整个研究区面积为S,灾害总数为f,总频率密度为ρf,则:第(i,j)单元格灾害频率比为:Rf(i,j)=ρf(i,j)/ρf其中,ρf(i,j)=f(i,j)/S(i,j) ;ρf=f/S。
地质灾害面积模数比:设第(i,j)单元内灾害体分布面积为Ss(i,j),单元面积为S(i,j),单元内灾害的面积模数为ρs(i,j),整个研究区面积为S,灾害点总面积为s,总面积模数为ρs,则:第(i,j)单元格灾害面积模数为:RS(i,j)=ρs(i,j)/ρs其中,ρs(i,j)=s(i,j)/S(i,j) ;ρs=s/S。
经计算可得,单个像元上最大出现地质灾害的频率为8。
对空间灾害点的频率分布进行归一,可形成图5-1-2灾害发生频率归一化分布图及5-1-3地质灾害面积模数比归一化图。
图5-1-2 地质灾害频率比归一化图图5-1-3地质灾害面积模数比归一化图(三)坡度及坡度变率利用工作区1:5万DEM数据提取坡度数据。
根据前文中的分析,由于工作区内滑坡、崩塌灾害主要分布于10°~60°之间的斜坡,10°以下斜坡基本不发生滑坡、崩塌等灾害,因此本次评价将60°以上斜坡的易发程度定义为1,10°以下易发程度定义为0,将坡度数据进行0~1之间的线性归一化,得到坡度归一化结果图。